ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені В.Н. КАРАЗІНА
УДК: 616-009-092.9
ВПЛИВ ЕМОЦІЙНОГО СТРЕСУ НА ЦЕРЕБРАЛЬНУ НЕЙРОДИНАМІКУ ТА ВАРІАБЕЛЬНІСТЬ СЕРЦЕВОГО РИТМУ ЩУРІВ
03.00.13 - фізіологія людини і тварин
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Харків – 2008
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в НДІ біології Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України та в НДІ охорони здоров’я дітей та підлітків АМН України, м. Харків.
Науковий керівник: доктор медичних наук, професор
Майоров Олег Юрійович,
Харківська медична академія післядипломної освіти
МОЗ України,
завідувач кафедри клінічної інформатики та інформаційних
технологій в управлінні охороною здоров’я
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор
Воробйова Тамара Михайлівна,
Інститут неврології, психіатрії та наркології
АМН України, м. Харків,
завідувач лабораторії нейрофізіології та імунології
доктор медичних наук, професор
Міщенко Віталій Петрович,
Українська медична стоматологічна академія
МОЗ України, м. Полтава,
професор кафедри нормальної фізіології
Захист відбудеться “ 13 ” 02 2008 р. о 1515годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17 Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. III-15.
З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4).
Автореферат розісланий “ 11 ” 01 2008 р.
Вчений секретар спеціалізованої ради В.M. Дзюба
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Найменш вивченим аспектом проблеми емоційного стресу є його церебральні механізми, які знаходять висвітлення в біоелектричній активності мозку [Ведяев Ф.П., Воробьёва, 1983; Майоров О.Ю., 1989; Судаков К.В., 1994]. Не викликає сумніву, що в основі нейрофізіологічних механізмів, які обумовлюють розвиток якісно нового стану мозку в умовах емоційного стресу, лежать зміни його системної діяльності [Майоров О.Ю., 1989]. У той же час, дослідження ЕЕГ корелятів формування стійких змін функціонального стану, системної нейродинаміки в умовах емоційного стресу одиничні.
Процеси самоорганізації, які лежать в основі адаптації до емоційного стресу, знаходять відображення на ЕЕГ [Jensen B.H., 1996]. На сьогодні результати досліджень свідчать про те, що здоровий мозок має хаотичну динаміку функціонування, яка властива інтеграційній діяльності мозку [Elbert T., 1994; Jensen B.H., 1996; Palus M., 1999; Майоров.О.Ю. и др., 2006]. Однак, дослідження ЕЕГ методами детерміністського хаосу небагаточисельні.
В даній роботі проведені дослідження параметру, який характеризує динаміку систем мозку в часі, на основі оцінки ентропії Колмогорова-Сіная (еКС) по ЕЕГ в умовах спокійного неспання, гострого і хронічного емоційного стресу.
Для об'єктивної оцінки напруги систем регуляції й рівня емоційного стресу випробуваних тварин проводилася кількісна оцінка нейроетологічних показників у тесті “відкрите поле” [Майоров О.Ю., 1989], а також реєстрація варіабельності серцевого ритму (ВСР) [Mayorov O.Yu., Baevsky R.M., 1999; Баевский Р.М., 2004] на різних етапах формування емоційно-стресового стану. Це було необхідно для адекватної фізіологічної інтерпретації нового нелінійного параметру ЕЕГ – ентропії Колмогорова-Сіная.
Численні літературні джерела вказують на залучення нервових механізмів, що модулюють серцевий ритм. Сучасні методи аналізу варіабельності серцевого ритму дозволяють оцінити міру і механізми адаптації або збій у системах регуляції, використовуючи методи часового аналізу (статистичні і геометричні) та аналізу хвильової структури ритму серця на етапах формування емоційного стресу. У той же час, результати дослідження впливу стресу на варіабельність серцевого ритму, особливо на хвильову структуру ритму, залишаються суперечливими. У зв'язку з цим, є важливим і актуальним вивчення особливостей регуляції серцевого ритму в умовах гострого й хронічного емоційного стресу.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів науково-дослідних робіт НДІ біології Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна в рамках цільової програми “Дослідження механізмів накопичення епігенетичної інформації у процесі старіння та способи збільшення середньої тривалості життя” (№ держреєстрації 0103U004280) в співробітництві з НДІ охорони здоров’я дітей та підлітків АМН України.
Мета і завдання дослідження. Метою цього дослідження було вивчення стану церебральної нейродинаміки на основі оцінки ентропії Колмогорова-Сіная по ЕЕГ та кількісна оцінка напруження систем регуляції серцевого ритму в умовах гострого та хронічного емоційного стресу на основі оцінки варіабельності серцевого ритму щурів-самців лінії Вістар.
Відповідно до цілей дослідження вирішувалися наступні завдання:
Виявити значення еКС по ЕЕГ статевозрілих щурів-самців лінії Вістар характерні для вихідного стану та в умовах гострого і хронічного емоційного стресу.
Виявити регіональні і міжкульові відмінності ентропії Колмогорова-Сіная в умовах гострого і хронічного емоційного стресу.
Оцінити асиметрію еКС в умовах спокійного неспання, короткочасової іммобілізації і хронічного емоційного стресу в умовах вільної поведінки та у стані іммобілізації.
Оцінити напруження систем регуляції серцевого ритму в умовах емоційного стресу.
Визначити особливості поведінки в тесті “відкрите поле” до початку моделювання стресу та у стані хронічного стресу.
Об’єкт дослідження: церебральна нейродинаміка та стан систем регуляції серцевого ритму в умовах вільної поведінки та в умовах гострого і хронічного емоційного стресу, викликаного іммобілізацією, у статевозрілих щурів-самців лінії Вістар.
Предмет дослідження: визначення показників нелінійної нейродинаміки та показників варіабельності серцевого ритму в умовах вільної поведінки та в умовах гострого і хронічного емоційного стресу у статевозрілих щурів-самців лінії Вістар.
Методи дослідження: для моделювання стійкого емоційно-стресового стану використовувалась модель іммобілізаційного стресу. Нейроетологічні показники визначали у тесті “відкрите поле”. Реєструвались ЕЕГ і ЕКГ. Електроди для реєстрації ЕЕГ імплантували стереотаксичним методом; верифікацію положення електродів здійснювали на фронтальних гістологічних срізах мозку. Проводили нелінійний багаторозмірний аналіз ЕЕГ і аналіз варіабельності серцевого ритму в стані спокійного неспання та в умовах гострого і хронічного емоційного стресу.
Наукова новизна одержаних результатів. Встановлені діапазони значень ентропії Колмогорова-Сіная ЕЕГ в симетричних ділянках півкуль головного мозку і структурах лімбіко-ретикулярного комплексу статевозрілих щурів-самців лінії Вістар у стані спокійного неспання в умовах вільної поведінки.
Досліджена динаміка еКС в умовах гострого емоційного стресу. Виявлено збільшення еКС у фронтальній, парієтальній та окципітальній коркових ділянках лівої півкулі. У структурах лімбіко-ретикулярного комплексу найбільш виражене збільшення еКС відбувалось в обох ретикулярних ядрах покришки. При цьому відсутність рухомої активності відображується значним зниженням еКС в правій сенсомоторній корковій ділянці.
В умовах вільної поведінки після тривалої іммобілізації значно підвищується рівень еКС. Найбільш виражене збільшення еКС відбувається в правій парієтальній та в обох фронтальних коркових ділянках відносно вихідного рівня, а в лімбіко-ретикулярних структурах – в ретикулярних ядрах покришки і в лівому дорсальному гіпокампі та лівій мигдалині.
Іммобілізація на тлі хронічного емоційного стресу викликає зниження еКС у досліджуваних коркових і лімбіко-ретикулярних утвореннях головного мозку; значення еКС у цих умовах значно нижче вихідного рівня, визначеного у інтактних тварин. Тільки у правій мигдалині рівень еКС збільшується.
Оцінка Колмогорова-Сіная по ЕЕГ у стані спокійного неспання та її зміна в умовах моделювання емоційних стресів дозволяє виявити структури, які залучаються при формуванні стійкого емоційно-стресового стану.
В стані іммобілізації в умовах гострого та хронічного стресу відбувається зміщення вегетативного балансу в бік переваги симпатичної активності, зменшується варіабельність серцевого ритму, знижується загальна спектральна потужність і потужність в усіх частотних діапазонах. В умовах гострого й хронічного стресу підвищується роль центрального контуру управління у порівнянні з автономним, підсилюється стабілізуючий вплив вищих відділів мозку.
Тривала іммобілізація супроводжується стійкими змінами систем регуляції серцевого ритму, що може свідчити про емоційно-стресовий стан досліджуваних тварин.
Практичне значення одержаних результатів. Результати, одержані в цій роботі, поглиблюють фундаментальні знання церебральної нейродинаміки і напруження систем регуляції роботи серця в умовах вільної поведінки у стані спокійного неспання, в умовах гострого і хронічного емоційного стресу та можуть бути використані при розробці критеріїв оцінки функціонального стану досліджуваних систем в нейрофізіологічних, нейрофармакологічних та психофізіологічних дослідженнях.
Особистий внесок здобувача. Вибір теми дисертаційної роботи, постановка мети і задач, вибір об'єкта досліджень, методів досліджень адекватних рішенню задач та інтерпретація отриманих даних проведені разом з науковим керівником.
Автор провів патентно-інформаційний пошук і аналіз наукової літератури по даній проблемі, виконав експериментальні дослідження: стереотаксичні операції, реєстрацію ЕЕГ, ЕКГ, морфологічну верифікацію локалізації електродів у структурах мозку. Аналіз отриманих даних проведено автором самостійно за допомогою новітніх математичних та інформаційних технологій.